CsPbX3 (X=Cl, Br, I)量子点具有荧光量子产率高,发射光谱窄和发光色域广等优点,是新型高清显示的理想材料。然而,该材料在环境温度升高的情况下发光强度显著下降,即所谓的荧光热猝灭,极大限制了实际使用。例如,LED点亮工作时的内部结构温度在80~100 ℃,热猝灭将导致显示彩偏移、亮度减弱。这是因为较强的声子-激子相互作用和较低的热激活能,伴随着温度升高时,非辐射复合几率增大,从而导致更为显著。发光效率锐减以及发射波长偏移。因此,拥有优异的抗热猝灭性能是发光和显示应用的必要条件。此外红色发光(620~650 nm)CsPbX3量子点通常采用Br、I混合卤化物成分,由于其相分离等原因,导致发光稳定性差,热猝灭特性更为显著。
田建军教授团队设计了一种Zn、K双掺杂及固相反应法策略,获得氧化硅包覆红光(631 nm波长)CsPb(BrI)3量子点。Zn部分取代晶体结构中的Pb,有助于提升晶格有序度且减少八面体畸变。KI的引入,则有效减少了纳米晶表面的卤素空位缺陷。红色荧光量子产率达到65%。同时,K离子进入间隙位置,显著提升了纳米晶的结构刚性,其激子-声子耦合常数由2172 meV减少至690 meV,热激活能由28 meV提升至57 meV,纳米晶的抗热猝灭特性得到显著提高。该材料作为色彩转换层在LED芯片上,在持续工作条件(电流密度为10 mA,芯片温度80℃)下,运行700小时后亮度及色坐标没有发生变化,显示出优异的工作稳定性。相关结果发表于光学类顶级期刊Advanced Optical Materials(影响因子10.5)(https://doi.org/10.1002/adom.202200751)。